Tự động hoá và thiết bị đo đạc trong thiết kế hệ thống xử lý môi trường phần i

ĐẠI HỌC THỦY LỢI BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG TỰ ĐỘNG HÓA VÀ THIẾT BỊ ĐO ĐẠC TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Giảng viên: Nguyễn Hoài Nam Mục tiêu  Cung cấp kiến thức  Các phần tử cấu kiện  Thiết bị tự động hệ thống điều khiển tự động  Thiết bị đo ứng dụng  Xu hướng tự động hoá xử lý mơi trường Các nội dung Những vấn đề tự động hóa q trình sản xuất điều khiển tự động 1.1 Những khái niệm 1.2 Những nguyên tắc điều khiển tự động 1.3 Điều chỉnh tự động 1.4 Một số phần mềm chuyên dụng Các nội dung Các phần tử sơ đồ tự động hóa trình sản xuất 2.1 Cảm biến 2.2 Rơle 2.3 Bộ biến đổi khuếch đại 2.4 Cơ cấu chấp hành quan điều chỉnh 2.5 Thiết bị kiểm tra phân loại 2.6 Cấu tạo điều chỉnh tự động 2.7 Cấu trúc sơ đồ tự động hóa q trình sản xuất Các nội dung Tự động hóa thiết bị đo thiết kế cơng trình xử lý nước cấp 3.1 Tự động hóa cơng trình thu nước 3.2 Tự động hóa điều khiển mạng đường ống cấp nước 3.3 Tự động hóa q trình keo tụ nước 3.4 Tự động hóa q trình lọc nước 3.5 Tự động hóa q trình clo hóa nước 3.6 Tự động hóa kiểm tra thông số công nghệ trạm xử ly nước cấp 3.7 Thiết bị đo điều khiển xử lý nước cấp Các nội dung Tự động hóa thiết bị đo cơng trình xử lý nước thải 4.1 Tự động hóa cơng trình xử lý nước thải 4.2 Thiết bị đo quan trắc chất lượng nước pH Đo độ dẫn điện, Đo độ muối Đo tổng chất hòa tan TDS Đo DO Đo độ đục Đo BOD, COD Tổng C hữu Xác định kim loại hóa chất bảo vệ thực vật Các nội dung Tự động hóa thiết bị đo xử lý chất rắn, khí thải 5.1 Tự động hóa thiết bị xử lý chất thải rắn phương pháp học 5.2 Tự động hóa thiết bị đo sử dụng lị đốt 5.3 Tự động hóa nhà máy sản xuất phân bón 5.4 Quan trắc khí thải Tài liệu tham khảo       Phạm Thị Giới Tự động hóa cơng trình cấp thoát nước – NXBXD 2003 Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng Lý thuyết điều khiển tự động – NXB ĐHQG TPHCM Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp – NXBXD 2004 Nguyễn Công Hiền, V Việt Sơn Hệ thống điều khiển tự động hóa q trình sản xuất – 2010 Lê Quốc Hùng Các phương pháp thiết bị quan trắc môi trường nước – 2006 Đỗ Xuân Tùng Tự động hóa xây dựng – 2001 Đánh giá mơn học TT Hình thức đánh giá Trọng số (%) Điểm trình (Lên lớp, kiểm tra) 30 Điểm thi kết thúc môn học (thi viết 90 phút) 70 Điểm học phần phần nhân trọng số cộng với Đánh giá môn học  Điểm trình Điểm danh Kiểm tra 70% 30% Vắng ≤ tiết Vắng ≤ tiết Vắng ≤ tiết Vắng  10 tiết 10 Kiểm tra kỳ: sau kết thúc chương 3.7 Thiết bị đo điều khiển XL nước cấp 3.7.1 Thiết bị đo mức nước  Đo mức nước màng chắn  Áp lực nước bể thay đổi  Lực tác dụng lên màng thay đổi  Thay đổi vị trí nam châm lõi cuộn dây  Trị số dòng điện cuộn dây thay đổi Sơ đồ hoạt động thiết bị đo mức nước kiểu màng chắn – Bể nước – Màng đo – Nam châm – Cuộn cảm ứng điện từ 3.7 Thiết bị đo điều khiển XL nước cấp 3.7.1 Thiết bị đo mức nước  Đo mức nước cặp điện cực  Hai điện cực nhúng ngập nước vị trí song song  Cùng độ dài độ ngập nước  Điện cực E1 bọc nhựa  Khi mức nước thay đổi điện trở kháng hai cực thay đổi  Chênh lệch điện truyền xử lý trung tâm 3.7 Thiết bị đo điều khiển XL nước cấp 3.7.2 Thiết bị đo lưu lượng  Đo lưu lượng chất lỏng hay khí ống, kênh máng      Đồng hồ turbin Ống venturi Máng đo (tam giác, chữ nhật hay parshall) Ống đo dùng phao Khi chọn đồng hồ lưu ý       Độ xác đồng hồ Khoảng đo đồng hồ (Qmax, Qmin) Ngưỡng đo (Q ≥ Q tối thiểu) ĐK lắp đặt chiều dài đoạn ống thẳng trước sau đồng hồ Tổn thất áp lực, to tính chất chất lỏng cần đo Khi khoảng đo biến động lớn (Qmax/Qmin > 10) dùng đồng hồ đo điện từ siêu âm 3.7 Thiết bị đo điều khiển XL nước cấp 3.7.2 Thiết bị đo lưu lượng  Đồng hồ đo nước điện từ  Ống dẫn cách điện có gắn nam châm điện  Từ trường nam châm vng góc với dòng chảy  Nước chất dẫn điện sinh dòng cảm ứng từ trường  Điện dịng cảm ứng thu điện cực vng góc với từ trường dòng chảy  Theo ĐL Faraday điện tính: U = KDVH K – hệ số tỷ lệ D – Đường kính ống  Giá thành cao V – tốc độ dịng chảy  Khơng gây tổn thất thủy lực H – Cường độ từ trường  Khoảng đo Qmax/Qmin = 10 3.7 Thiết bị đo điều khiển XL nước cấp 3.7.2 Thiết bị đo lưu lượng  Đồng hồ đo nước siêu âm  Hai dị thu nhận sóng siêu âm ngập nước  Trục nối làm thành góc  < 90 so với ống hay hướng dịng chảy  Thời gian thu nhận sóng siêu âm khác v d cosθ  t tính ∆t = c 3.7 Thiết bị đo điều khiển XL nước cấp 3.7.2 Thiết bị đo lưu lượng  Đồng hồ đo nước siêu âm  Ưu: lắp đặt dễ (khoan lỗ đối diện ống để lắp dò)  Nhược điểm   Đo ko xác  Nước có bọt khí  Nồng độ cặn lơ lửng thay đổi Do vận tốc truyền âm (c) thay đổi Sơ đồ nguyên tắc hoạt động đồng hồ đo nước siêu âm - Ống dẫn nước - Thanh dò 3.7 Thiết bị đo điều khiển XL nước cấp 3.7.3 Thiết bị đo chất lượng nước Nguồn: lapduan Hệ thống định lượng giám sát clo khử trùng Hệ thống quan trắc đa tiêu pH, ơxy hịa tan (DO) Nhu cầu Oxy hóa học (COD) Tổng rắn lơ lửng (TSS) 3.7 Thiết bị đo điều khiển XL nước cấp 3.7.3 Thiết bị đo chất lượng nước Thang đo: – 14 pH Độ nhạy: +/- 0.01 pH Độ ổn định: 0.03 pH/24h Nhiệt độ hoạt động: -5 đến 95̊C Model DPD1P1 • Điện cực có cấu tạo cầu muối rời dễ thay bị tắc • Đầu điện cực niêm kín tránh nhiễm bẩn • Thể tích chứa dung dịch đệm lớn tránh bị hao hụt nhanh • Điện cực nối đất bên để ngăn ngừa sai số vòng điện lặp 3.7 Thiết bị đo điều khiển XL nước cấp 3.7.3 Thiết bị đo chất lượng nước Thang đo – 20 mg/l, – 20 ppm, – 200% Độ xác: +/- 0.1 ppm Độ nhạy: 0.5% Nguồn: ansac-tech Model LDO2 • Đầu đo theo cơng nghệ quang • giảm thiểu nhược điểm so với điện cực màng • Bảo dưỡng đơn giản không cần hiệu chuẩn thường xuyên 3.7 Thiết bị đo điều khiển XL nước cấp 3.7.3 Thiết bị đo chất lượng nước Thang đo: – 600 mˉ¹ (tương đương – 600 mg/l ) khe đo mm Khoản thời gian đo: phút Nguồn: golden-bridge Đo độ hấp thụ chất hữu bước sóng 254 nm Model UVASsc • Đầu đo dựa vào hệ số hấp thụ quang phổ bước sóng 254 nm • Khơng cần bảo dưỡng thường xun nhờ hệ thống gạt tự động • bước sóng tham chiếu 550 nm bù trừ ảnh hưởng độ đục, độ màu • Khơng sử dụng hóa chất độc hại (Cr,Hg) • Đo nhanh không bị gây nhiễu bromua hay clorua 3.7 Thiết bị đo điều khiển XL nước cấp 3.7.3 Thiết bị đo chất lượng nước Thang đo: SS: 0.001 – 50 g/l Độ đục: 0.001 – 4000 NTU Giới hạn đo SS: mg/l Độ đục: 0.001 NTU Độ xác: ≤ ± 1% hay 0.001 NTU Nguồn: greentech Thời gian đáp ứng: 1s Model Solitax ts-line sc • Đầu đo theo cơng nghệ quang, tán xạ ánh sáng • khơng cần bảo dưỡng thường xun • Cần gạt ngăn phát triển vi sinh vật bề mặt đầu dị • Tự bù trừ độ màu mẫu 3.7 Thiết bị đo điều khiển XL nước cấp 3.7.3 Thiết bị đo chất lượng nước Nguồn: hach • Mở rộng việc kiểm sốt thơng số khác dễ dàng • Đo: độ đục, ammonia, chlorine, nitrate, ơzon, Phốt phát, Conductivity … • Đo liên tục hiển thị giá trị đo hình dạng số đồ thị • Dữ liệu giám sát từ xa thông qua kết nối Internet/LAN GPRS/GSM 3.7 Thiết bị đo điều khiển XL nước cấp 3.7.3 Thiết bị đo chất lượng nước Hệ thống quan trắc tự động • Đo pH, DO, COD, TSS • Gồm hiển thị SC1000 kết nối với sensor • Điều khiển vi xử lý hiển thị thơng số đồng thời • Màn hình cảm ng phõn gii 320ì240 pixels ã ã ã ã Kết nối với máy tính, thu thập liệu, truy xuất file Bộ điều khiển gắn tối đa sensors Mở rộng đến 32 thông số Bổ sung tiêu đặc trưng nguồn nước 3.7 Thiết bị đo điều khiển XL nước cấp 3.7.3 Thiết bị đo chất lượng nước  Chức năng: đo lường điều khiển, thu thập truyền liệu  Bộ điều khiển thông minh đại  Hãng HACH – USA  Model: SC1000 – Controller Nguồn: envirotech-online  Thu thập truy xuất liệu file liên tục  Processlink OPC datalogger HACH  dạng số đồ thị thuận tiện cho nhiều mục đích  Tích hợp phần mềm máy tính chủ Các nội dung Tự động hóa cơng trình thu nước Tự động hóa điều khiển mạng đường ống cấp nước Tự động hóa q trình keo tụ nước Tự động hóa q trình lọc nước Tự động hóa q trình clo hóa nước Tự động hóa kiểm tra thông số công nghệ trạm xử lý nước cấp Thiết bị đo điều khiển xử lý nước cấp ...Mục tiêu  Cung cấp kiến thức  Các phần tử cấu kiện  Thiết bị tự động hệ thống ? ?i? ??u khiển tự động  Thiết bị đo ứng dụng  Xu hướng tự động hố xử lý m? ?i trường Các n? ?i dung Những vấn đề tự động. .. ? ?i? ??u khiển tự động 1.2.5 Nguyên tắc ? ?i? ??u khiển thích nghi  Sử dụng thiết bị phụ (thiết bị tự chỉnh)  Chỉnh định thiết bị ? ?i? ??u khiển  Thích ứng v? ?i  Biến động m? ?i trường  Yêu cầu ? ?i? ??u khiển... thích nghi (hệ ? ?i? ??u khiển t? ?i ưu)  Hệ thống khơng tự thích nghi 1.3 ? ?i? ??u chỉnh tự động 1.3.2 Phân lo? ?i hệ thống ? ?i? ??u chỉnh tự động (ĐCTĐ)  Hệ thống tự thích nghi (hệ ? ?i? ??u khiển t? ?i ưu)  Sử